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Gear Manufacturing 101: Um guia sobre os processos de produção de engrenagens

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HITOP / Blogue / <a href="https://hitopindustrial.com/pt/fabricacao-de-engrenagens/" title="Gear Manufacturing 101: Um guia sobre os processos de produção de engrenagens">Gear Manufacturing 101: Um guia sobre os processos de produção de engrenagens

Bem-vindo ao Gear Manufacturing 101! Este guia irá ajudá-lo a entender melhor as engrenagens. Desde os detalhes de seu funcionamento até a essência do processo de fabricação, você obterá todas as informações aqui.

As engrenagens estão por toda parte, você pode encontrá-las nos motores dos carros e em seus dispositivos favoritos até aquele relógio analógico que você usa. O seu papel no bom funcionamento de todos estes dispositivos é altamente significativo.

Saber como são feitas é fundamental para compreender a importância das engrenagens. O processo de fabricação dos equipamentos deve ser planejado detalhadamente. Qualquer desvio do processo exigido pode levar a problemas de funcionamento. 

Quer você esteja curioso sobre como as engrenagens são feitas ou queira expandir seus conhecimentos, isso irá ajudá-lo. Desde os fundamentos do design de engrenagens até as complexidades das diferentes técnicas de fabricação, abordaremos tudo. 

Engrenagens metálicas projetadas com precisão interligando-se suavemente, apresentando técnicas avançadas de fabricação para máquinas de alto desempenho

Tipos comuns de engrenagens e suas aplicações

As engrenagens vêm em vários formatos e tamanhos, cada uma projetada para aplicações específicas. Seu caso de uso é extenso, incluindo a transmissão de energia em maquinaria e fornecendo controle de movimento preciso em robótica. Alguns tipos importantes de engrenagens são mencionados abaixo.

Engrenagens retas

São o tipo mais comum e possuem dentes retos paralelos ao eixo da engrenagem. Essas engrenagens são empregadas em locais onde a confiabilidade é o fator mais importante. Os exemplos incluem transmissões automotivas e máquinas industriais.

Engrenagens helicoidais

As engrenagens que possuem dentes angulados em um padrão helicoidal em torno do eixo da engrenagem são conhecidas como engrenagens helicoidais. Eles são frequentemente encontrados em aplicações de alta velocidade como máquinas-ferramentas e sistemas de transmissão de energia.

Engrenagens cônicas

Engrenagens cônicas são usados para permitir potência e movimento entre eixos que se cruzam. Possuem dentes cônicos e são comumente encontrados em diferenciais de veículos. Sua principal função nos veículos é transferir potência entre o eixo de transmissão e as rodas em ângulo.

Engrenagens sem-fim

As engrenagens helicoidais são um tipo de sistema de engrenagens que funciona em ângulos retos para transferir movimento e potência entre eixos não paralelos. Tanto um sem-fim (uma engrenagem que se assemelha a um parafuso) quanto uma roda sem-fim – uma engrenagem com dentes que engrenam com o sem-fim – constituem esses dispositivos. Os dentes da roda sem-fim engrenam com as roscas helicoidais que o sem-fim envolveu no eixo.

Vista aproximada das engrenagens helicoidais, destacando o engate detalhado dos dentes e a usinagem de precisão, essencial para uma transmissão de potência eficiente

O processo de fabricação de engrenagens

O processo de fabricação de engrenagens exige precisão e expertise, o que garante sua funcionalidade e confiabilidade. Do material certo aos processos envolvidos, tudo tem especificações próprias.

Materiais requisitados

A seleção dos materiais utilizados na produção de engrenagens é influenciada por diversas variáveis. Estes constituem o uso pretendido, o nível de durabilidade necessário, o ambiente circundante e as restrições orçamentais. Estes são alguns materiais que são frequentemente preferidos:

1. Aço: 4 variedades de aço, aço inoxidável, aço carbono, Liga de aço, e o aço para ferramentas pode ser uma boa escolha.

2. Ferro fundido: Ferro fundido de 2 tipos também pode ser uma opção para fabricação de engrenagens; os tipos são ferro fundido cinzento e ferro fundido dúctil.

3. Latão: Ligado latão também é uma ótima opção para base de engrenagens.

Foto macro de engrenagens de latão complexas em um dispositivo mecânico, mostrando seu trabalho artesanal detalhado e seu papel essencial no controle de movimento preciso

4. Bronze: Fósforo e Alumínio Bronze existem dois tipos de metal adequados para esta aplicação

Plásticos, cerâmica, e alguns materiais compósitos também têm espaço na área de fabricação de engrenagens. 

O processo

O meticuloso processo de fabricação de engrenagens envolve muitas etapas, e cada uma delas é igualmente importante. Aqui está o processo detalhado.

Etapa 1 – Projeto e Engenharia:

Os engenheiros desenvolvem engrenagens com base nas necessidades da aplicação usando software especial. Eles levam em consideração aspectos como perfil do dente, tamanho, relação de engrenagem e material a ser empregado. Esta fase é sinônimo de elaboração de uma planta antes de construir uma casa.

Etapa 2 - Seleção de Materiais:

Para a produção de engrenagens, seleção de materiais é crucial e é impactada por uma série de parâmetros. Estes são o ambiente de trabalho, capacidade de carga, resistência ao desgaste, etc. As necessidades precisas da aplicação são a base para a seleção do material.

Etapa 3 - Preparação da Matéria Prima:

Uma vez selecionado o material, ele deve ser preparado antes do processo de fabricação. Isso pode envolver etapas como cortar, moldar ou fundição a matéria-prima na forma desejada. Geralmente são tarugos, barras ou chapas, dependendo da técnica de fabricação.

Etapa 4- Processo de usinagem:

Torneamento: Gire a peça até obter a forma e as dimensões desejadas, removendo o material com uma ferramenta de corte. Para engrenagens cilíndricas, o torneamento é frequentemente utilizado.

Fresamento: Este processo cria engrenagens com uma variedade de perfis e configurações, removendo material da peça usando fresas rotativas. É possível moinho superfícies lisas e curvas.

Fresagem: Um procedimento específico de fresagem chamado fresagem é utilizado para fazer engrenagens cilíndricas. A formação dos dentes da engrenagem ocorre por meio de uma fresadora. Este processo remove gradualmente o material da peça usando uma placa.

Brochamento: Nesta técnica, um brochamento é usado para remover material em um movimento linear. Um broche é um tipo de ferramenta de corte com muitos dentes. O brochamento é excelente para fabricação de engrenagens com chavetas ou estrias internas.

Retificação: A remoção de material desnecessário da peça com grãos abrasivos para obter melhor qualidade superficial é a retificação. A retificação melhora as propriedades de engrenamento das engrenagens e também suporta a obtenção de tolerâncias rígidas.

Passo 5 – Tratamento Térmico

Para melhorar suas características mecânicas, as engrenagens passam por procedimentos de tratamento térmico após a usinagem. Os métodos típicos de tratamento térmico incluem

Têmpera: Inclui a redução rápida da alta temperatura das engrenagens para aumentar sua resistência e dureza.

Revenimento: Para aumentar a tenacidade e diminuir a dureza, as engrenagens são aquecidas a uma determinada temperatura e depois resfriadas gradualmente.

Carburação: Processo de adição de carbono à superfície das engrenagens para torná-las mais duras e resistentes ao desgaste.

Passo 6 – Acabamento

Um pouco operações de acabamento são realizados para proporcionar melhor qualidade às engrenagens.

Rebarbação: Este processo melhora a segurança e a aparência, pois elimina rebarbas e arestas vivas dos dentes e superfícies das engrenagens.

Revestimento de Superfície: Aplicação de revestimentos para melhoria da resistência à corrosão e estética, como pintura ou galvanização.

Lapidação e polimento: O processo utiliza compostos abrasivos e processos de polimento para fornecer um acabamento superficial fino e precisão dimensional.

Etapa 7 – Montagem e Teste

Em última análise, as engrenagens podem ser montadas em sistemas mecânicos mais substanciais e avaliadas quanto ao desempenho, alinhamento e utilidade. Para garantir que o engrenamento da engrenagem esteja funcionando corretamente em diversas situações, testes podem ser realizados. Os testes incluem análise de vibração, testes de carga e avaliações de engrenamento de engrenagens.

Mecanismo de engrenagem industrial complexo com múltiplas rodas dentadas e correntes, parte integrante das operações internas de uma máquina, destacando a engenharia robusta

Conclusão

Resumindo, você aprendeu as complexidades das engrenagens do maquinário que cria o mundo em que vivemos. Conhecer esses procedimentos pode ajudá-lo a apreciar a tecnologia que usamos em um novo nível. Também oferece um mundo de possibilidades de experimentação e criatividade.

As engrenagens não vêm apenas em formatos circulares; embora os circulares sejam os mais comuns, existem muitos outros formatos. As transmissões sem engrenagens são utilizadas em algumas aplicações de alto desempenho. Esses dispositivos, como os encontrados nas engrenagens magnéticas, utilizam campos magnéticos em vez de engrenagens físicas para transmitir torque.

Métodos avançados de corte de engrenagens, como usinagem eletroquímica (ECM) e ablação a laser oferecem modelagem precisa das engrenagens. Esses métodos funcionam sem a necessidade de ferramentas físicas de corte. Técnicas como essas permitem projetos complexos e reduzem o desperdício de material.

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